Энергия, необходимая для перемещения из одного места в другое, определяет конструкцию электромобиля. . Ограничение батареи для хранения энергии ограничивает запас хода электромобиля. Информация о потреблении энергии помогает определить стратегию управления и спроектировать компоненты гибридного электромобиля. . Выбор двигателей, механическая конструкция транспортного средства, мощность аккумулятора и т. д. будут зависеть от расчета энергии электромобиля.
Энергия для перемещения электромобиля из одного места в другое в основном включает следующие компоненты.
Если транспортное средство замедляется или тормозит, есть возможность рекуперировать энергию. который будет использоваться для подзарядки аккумулятора.
По сути, транспортное средство — это механическое существо, которое потребляет энергию и перемещается из одного места в другое. Уравнение Ньютона применимо к транспортному средству для расчета связанных с ним сил.
На рисунке ниже показаны основные силы, действующие на движущееся транспортное средство.
Суммарная сила, действующая на транспортное средство до колес, может быть получена с помощью следующего уравнения
где
– ускорение свободного падения в
– масса автомобиля в
– сопротивление качению
– коэффициент аэродинамического сопротивления
– скорость в
– угол уклона дороги
Приведенное выше уравнение состоит из четырех членов, и они объясняются ниже.
Трение из-за сопротивления качению действует на шину автомобиля при его движении. Он определяется как произведение коэффициента трения на нормальную силу, действующую на поверхность, по которой катится колесо. Величина силы зависит от коэффициента трения качения, массы и ускорения свободного падения.
Аэродинамическое сопротивление — это сила, с которой транспортное средство преодолевает трение о воздух, когда оно движется, толкая воздух, блокирующий его впереди. На силу влияют форма транспортного средства, площадь лобовой части, коэффициент аэродинамического сопротивления и скорость транспортного средства.
Сила, ускоряющая транспортное средство, пропорциональна массе и ускорению транспортного средства. Это придет к картине, если транспортное средство ускоряется. Если транспортное средство замедляется, эта сила будет отрицательной, и соответствующая энергия будет рассеиваться в тормозной системе, чтобы остановить транспортное средство. Эта энергия может накапливаться в аккумуляторе с помощью рекуперативного торможения. .
Если уклон дороги предполагается плоским (θ =0), последний член уравнения удаляется, а также изменяется первый член. Тогда упрощенное уравнение для расчета усилия, необходимого на колеса транспортного средства, будет
Приведенное выше уравнение лучше всего подходит для ездовых циклов с ровной дорогой.
Произведение силы и скорости дает мгновенную потребляемую мощность транспортного средства. Знание скорости транспортного средства в каждый момент времени необходимо для расчета силы, мощности и энергии для перемещения транспортного средства. Здесь играет роль ездовой цикл, который представляет собой график зависимости скорости транспортного средства от времени. Такие данные, как уклон дороги, также учитываются в ездовом цикле.
Вы можете прочитать «Что такое ездовые циклы и как разработать их для моделирования электромобиля? “
С помощью ездового цикла рассчитывается мощность, необходимая на колеса автомобиля. А интеграл по времени даст расход энергии на движение автомобиля в заданном ездовом цикле.
Используя обратный расчет, будет рассчитано потребление энергии каждой ступени транспортного средства, начиная с колес и заканчивая аккумулятором. Во-первых, потребление энергии до колес для заданного ездового цикла будет рассчитываться, как описано выше. Аккумулятор отвечает за обеспечение потребности в энергии на колесах электромобиля. В обычном автомобиле эту обязанность выполняет двигатель внутреннего сгорания.
Наряду с потребностью в колесах, батарея компенсирует потери в редукторе, двигателе, инверторе и батарее.
Подробнее о двигателе электромобиля
Математические модели вышеупомянутых элементов могут быть использованы для расчета потерь. Программное обеспечение для моделирования дает модель для моделирования транспортного средства, или мы можем разработать модель инвертора, двигателя и аккумулятора для электромобилей.
Поскольку эффективность инвертора не сильно зависит от нагрузки, в расчетах можно делать допущения, чтобы уменьшить математическую сложность. Предположения о разумных значениях эффективности двигателя, инвертора, батареи и колес могут дать приемлемые результаты с меньшей точностью.
Выбор емкости аккумулятора, номиналы силовых электронных компонентов, оптимизация механической конструкции для минимизации аэродинамического сопротивления и т. д. — вот лишь несколько преимуществ расчета энергии электромобиля.
Как справиться с заносом автомобиля
Как превратить свой автомобиль в электромобиль
Как запустить аккумулятор электромобиля от внешнего источника
Как водить электромобиль
Как улучшить автомобиль